CN108340622A - 一种适用于x射线ct系统的原位粉末模压成型装置 - Google Patents

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张才鑫
陈华
戴斌
刘晨
刘本德
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Abstract

本发明公开了一种适用于X射线CT系统的原位粉末模压成型装置，所述装置由上冲模、凹模、下冲模以及脱模台组成，所述上冲模和下冲模的底面为圆盘结构，所述圆盘中心具有突出的圆柱体结构，所述圆盘的直径大于所述圆柱体的截面直径，所述上冲模上的圆柱体高度大于所述下冲模上的圆柱体高度，所述凹模为圆柱筒状结构，所述脱模台为带有两级圆孔沉槽的圆柱体。该装置可以在压制粉末产品的同时，对压制过程进行原位CT检测，观查压制过程中粉末的变化情况，实现粉末成型损伤机理研究及模压成型工艺优化。

Description

一种适用于X射线CT系统的原位粉末模压成型装置
技术领域
本发明涉及一种粉末制品模压成型装置，具体涉及一种适用于X射线CT系统的原位粉末模压成型装置。
背景技术
对粉末进行压制成型后发现，压坯存在孔洞，微裂纹等损伤，该损伤的存在是该类型产品制造、检测及应用过程中都需要关注的方面，如果压坯存在内部损伤将产生不合格的后续产品，严重影响最终成品的性能。因此需要对压制过程进行把控，分析孔洞，微裂纹等损伤的产生因素。目前，采用X射线CT技术对产品进行360°旋转扫描，通过图像重建获得产品内部三维结构和质量的信息，并依据图像分析其内部结构、孔洞尺寸与分布状况等。为确保产品质量满足要求，需要将CT技术作为该产品的检测手段，发展粉末模压成型结构及损伤变化的原位观测实验平台，为揭示粉末成型损伤机理及模压成型工艺优化，研制一种适用于X射线CT系统的原位粉末模压成型装置。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术缺点，提供一种适用于X射线CT系统的原位粉末模压成型装置，该装置可以在压制粉末产品的同时，对压制过程进行原位CT检测，观查压制过程中粉末的变化情况，实现粉末成型损伤机理研究及模压成型工艺优化。
为了达到上述技术效果，本发明采取以下技术方案：
本发明提供一种适用于X射线CT系统的原位粉末模压成型装置，所述装置由上冲模、凹模、下冲模以及脱模台组成，所述上冲模和下冲模的底面为圆盘结构，所述圆盘中心具有突出的圆柱体结构，所述圆盘的直径大于所述圆柱体的截面直径，所述上冲模上的圆柱体高度大于所述下冲模上的圆柱体高度，所述凹模为圆柱筒状结构，所述脱模台为带有两级圆孔沉槽的圆柱体。
进一步的，所述上冲模和下冲模的材料为不锈钢，所述凹模的材料为聚醚醚酮，所述脱模台的材料为铝合金。
进一步的，所述凹模的圆筒内壁的直径分别与所述上冲模和所述下冲模的突出的圆柱体结构的直径相同。
进一步的，所述脱模台包括第一级圆孔沉槽和第二级圆孔沉槽，所述第一级圆孔沉槽的内径与所述凹模外径相同，所述第二级圆孔沉槽的内径大于压坯的外径。
下面对本发明进行进一步的解释和说明，本发明提供的模压成型装置主要用于将粉末压制成圆柱状产品，并对压制过程进行原位的CT检测。本发明的模压成型装置包括上冲模、下冲模、凹模和脱模台，其中上冲模和下冲模的底面为圆盘结构，所述圆盘中心具有突出的圆柱体结构，所述圆盘的直径大于所述圆柱体的截面直径，所述上冲模上的圆柱体高度大于所述下冲模上的圆柱体高度，所述凹模为圆柱筒状结构，所述脱模台为带有两级圆孔沉槽的圆柱体。上冲模和下冲模的材料为不锈钢，所述凹模的材料为聚醚醚酮，所述脱模台的材料为铝合金。凹模采用聚醚醚酮材料，可以保证腔体具有较好的硬度、强度，同时具有极低的射线吸收能力，实现对粉末压制过程的原位CT检测。上冲模和下冲模凸出圆柱部分外径与凹模筒壁内径在尺寸上保持一致，一方面可以保证可靠粉末压制，另一方面，在对粉末压制装置整体进行360°旋转时，确保CT图像采集过程中不会产生晃动，从而实现压制不同阶段粉末三维结构的清晰成像。脱模台的第一级圆孔沉槽内径与凹模外径保持一致，确保凹模和脱模台的配合安装；第二级圆孔沉槽的内径大于压坯外径，该设计可方便地将压坯从凹模中取出。压制时，先将力学加载设备装配在CT系统上，之后将该装置的上下冲模通过双面胶分别粘于力学加载压头上，下冲模凸出部分与凹模内壁进行配合安装，再将称量好的粉末装入凹模内，之后上冲模的凸出部分插入凹模，通过位移控制下压头向上运动，完成压制。脱模时，先卸载加载设备施压，将下冲模与凹模分离，再将脱模台第一级圆孔沉槽与凹模外壁配合安装，之后装置再次放入加载设备施压，压制好的柱体将进入脱模台的第二级圆孔沉槽。脱模台第二级圆柱凹槽内径大于压坯外径，该设计可以使得压坯能够轻松地从凹模中取出。
本发明的有益效果在于，在压制粉末产品的同时，可以对压制过程进行原位CT检测，观查压制过程中粉末的变化情况，实现粉末成型损伤机理研究及模压成型工艺优化。本发明的凹模采用的聚醚醚酮材料不仅具有较好的硬度、强度，同时具有极低的射线吸收能力，使得可以对粉末模压过程进行原位CT观测，从而在保证可靠压坯的前提下，实现成型过程各个阶段粉末内部三维结构的在线分析。
附图说明
图1为本发明提供的模压成型装置压模时的结构的主视图；
图2为本发明提供的模压成型装置压模时的结构A-A剖面图；
图3为本发明提供的模压成型装置脱模时的结构的主视图；
图4为本发明提供的模压成型装置脱模时的结构的A-A剖面图；
图5为本发明提供的上冲模的主视图；
图6为本发明提供的上冲模的立体结构示意图；
图7为本发明提供的下冲模的主视图；
图8为本发明提供的下冲模的立体结构示意图；
图9为本发明提供的凹模的剖面图；
图10为本发明提供的凹模的立体结构示意图；
图11为本发明提供的脱模台的剖面图；
图12为本发明提供的脱模台的立体结构示意图；
图2和图4中，1-上冲模，2-凹模，3-下冲模，4-脱模台。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。需强调的是，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1～图12所示，本发明提供了一种本发明的模压成型装置包括上冲模、下冲模、凹模和脱模台，其中上冲模和下冲模的底面为圆盘结构，所述圆盘中心具有突出的圆柱体结构，所述圆盘的直径大于所述圆柱体的截面直径，所述上冲模上的圆柱体高度大于所述下冲模上的圆柱体高度，所述凹模为圆柱筒状结构，所述脱模台为带有两级圆孔沉槽的圆柱体。上冲模和下冲模的材料为不锈钢，所述凹模的材料为聚醚醚酮，所述脱模台的材料为铝合金。凹模采用聚醚醚酮材料，可以保证腔体具有较好的硬度、强度，同时具有极低的射线吸收能力，实现对粉末压制过程的原位CT检测。上冲模和下冲模凸出圆柱部分外径与凹模筒壁内径在尺寸上保持一致，一方面可以保证可靠粉末压制，另一方面，在对粉末压制装置整体进行360°旋转时，确保CT图像采集过程中不会产生晃动，从而实现压制不同阶段粉末三维结构的清晰成像。脱模台的第一级圆孔沉槽内径与凹模外径保持一致，确保凹模和脱模台的配合安装；第二级圆孔沉槽的内径大于压坯外径，该设计可方便地将压坯从凹模中取出。压制时，先将力学加载设备装配在CT系统上，之后将该装置的上下冲模通过双面胶分别粘于力学加载压头上，下冲模凸出部分与凹模内壁进行配合安装，再将称量好的粉末装入凹模内，之后上冲模的凸出部分插入凹模，通过位移控制下压头向上运动，完成压制。脱模时，先卸载加载设备施压，将下冲模与凹模分离，再将脱模台第一级圆孔沉槽与凹模外壁配合安装，之后装置再次放入加载设备施压，压制好的柱体将进入脱模台的第二级圆孔沉槽。脱模台第二级圆柱凹槽内径大于压坯外径，该设计可以使得压坯能够轻松地从凹模中取出。

Claims (4)

1.一种适用于X射线CT系统的原位粉末模压成型装置，其特征在于，所述装置由上冲模、凹模、下冲模以及脱模台组成，所述上冲模和下冲模的底面为圆盘结构，所述圆盘中心具有突出的圆柱体结构，所述圆盘的直径大于所述圆柱体的截面直径，所述上冲模上的圆柱体高度大于所述下冲模上的圆柱体高度，所述凹模为圆柱筒状结构，所述脱模台为带有两级圆孔沉槽的圆柱体。
2.根据权利要求1所述的适用于X射线CT系统的原位粉末模压成型装置，其特征在于，所述上冲模和下冲模的材料为不锈钢，所述凹模的材料为聚醚醚酮，所述脱模台的材料为铝合金。
3.根据权利要求1所述的适用于X射线CT系统的原位粉末模压成型装置，其特征在于，所述凹模的圆筒内壁的直径分别与所述上冲模和所述下冲模的突出的圆柱体结构的直径相同。
4.根据权利要求1所述的适用于X射线CT系统的原位粉末模压成型装置，其特征在于，所述脱模台包括第一级圆孔沉槽和第二级圆孔沉槽，所述第一级圆孔沉槽的内径与所述凹模外径相同，所述第二级圆孔沉槽的内径大于压坯的外径。
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